WO2004025286A1

WO2004025286A1 - 尿素濃度識別装置および尿素濃度識別方法ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法

Info

Publication number: WO2004025286A1
Application number: PCT/JP2003/011568
Authority: WO
Inventors: Takayuki Takahata; Toshiaki Kawanishi; Kiyoshi Yamagishi
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2004-03-25
Also published as: US7971425B2; EP1538437B1; EP1538437A4; AU2003262057A1; EP1538437A1; JPWO2004025286A1; CA2498412A1; JP4108681B2; US20060026949A1

Abstract

正確にしかも迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別する。ヒーターと、ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差V0によって、尿素濃度を識別する。

Description

明細書尿素濃度識別装置および尿素濃度識別方法ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法

技術分野本発明は、尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法、ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法に関する。背景技術従来より、自動車の排気ガスには、未燃焼のハイドロカーボン（H C )、 N O xガス、 S〇xガスなどの汚染物質が含まれているため、これを低減するために、例えば、 S O xではガソリン、軽油中の Sを除去したり、触媒によって未燃焼の H Cを燃焼することによつて低減することが行われている。

すなわち、図 1 3に示したように、自動車システム 1 0 0は、空気をオートマックエレメント（フィルター） 1 0 2で取り入れて、空気流量センサー 1 0 4を介してエンジン 1 0 6に送り込んでいる。また、燃料タンク 1 0 8内の燃料を燃料ポンプ 1 1 0を介して、エンジン 1 0 6に送り込んでいる。

そして、 A/Fセンサー 1 1 2の検出結果に基づいて、所定の理論空燃比となるように燃料噴射制御装置 1 1 4でエンジン 1 0 6での燃料の噴射が制御さるようになっている。

そして、エンジン 106からの排気ガスは、気ガス中のハイドロカーボン (HC)が触媒装置 1 1 6で燃焼された後、酸素濃度センサー 1 1 8を介して、排気ガスとして排出されるようになっている。

ところで、最近では、排ガス中の N〇xが環境に与える影響を考慮して、例えば、ガソリン、軽油などの自動車燃料からの排気ガス中の NO Xを低減するために、尿素溶液を触媒装置 1 1 6に供給することによって、 NO Xを還元して N₂ガスとして無害化する方法が提案されている。

すなわち、図 1 3に示したように、自動車システム 100において、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンク 132と、尿素ポンプ 1 34と、尿素ポンプ 1 3 4から送給された尿素溶液を触媒装置 1 16の上流側に噴霧する尿素噴霧装置 1 36とから構成される尿素溶液供給機構 1 30を介して、触媒装置 1 1 6の上流側に尿素溶液を供給するように構成されている。

ところで、このような自動車システムにおいて、尿素溶液が固化せずに、触媒装置 1 16の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素 32. 5重量％、 11₂0が67. 5重量％とするのが好適である。

このため、従来では、触媒装置 1 16の上流側に噴霧される尿素の濃度が一定であるかどうかを判断するために、触媒装置 1 1 6の上流側と下流側にそれぞれ、 NO Xセンサー 140、 142を配設して、 NO Xの濃度を測定することによって行われている。

しかしながら、この NO Xセンサー 140、 142は、 NO Xの低減率の結果によって、尿素濃度を測定するので、事前に尿素溶液タンク 1 32内ないし嘖霧される尿素の濃度を識別するのは不可能である。また、この NO Xセンサ — 140、 142は、感度があまり良好ではなかった。ところで、本発明者等は、特開平 1 1— 1 5 3 5 6 1号公報（特に、段落 [ 0 0 4 2 ] 〜段落 [ 0 0 4 9 ] 参照）において、既に、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体への通電を周期的に行う方法を提案している。

しかしながら、この流体識別方法では、発熱体への通電を周期的に行う（多パルスで行う）必要があるので、識別に時間を要することになり、瞬時に流体を識別することは困難である。また、この方法は、例えば、水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によつて流体識別を行うことが可能であるが、上記のような尿素溶液の尿素濃度の識別を正確で迅速に行うことは困難である。

本発明は、このような現状に鑑み、尿素溶液の尿素濃度を正確にしかも迅速に識別することの可能な尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を提供することを目的とする。

また、本発明は、このような尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いた、排気ガスを効率的に低減できるとともに、燃費を向上すること可能な自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減装置を提供することを目的とする。発明の開示本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別装置であって、

尿素濃度識別装置本体内に導入された被識別尿素溶液を一時滞留させる尿素濃度識別室と、

前記尿素濃度識別室内に配設された尿素濃度識別センサーヒーターと、前記尿素濃度識別センサーヒーターから一定間隔離間して、前記尿素濃度識別室内に配設された液温センサーとを備え、

前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備え、

前記尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記尿素濃度識別室内に一時滞留した被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差 V0によって、尿素濃度を識別するように構成した識別制御部を備えることを特徵とする。

また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別方法であって、

ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差 V0によって、尿素濃度を識別することを特徴とする。

このように構成することによって、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

すなわち、尿素溶液の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、 1パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

また、本発明は、前記電圧出力差 V0が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧 VIと、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧 V2との間の電圧差、すなわち、

V0=V2- VI

であることを特徴とする。

このように構成することによって、 1パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差 V0を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、予め識別制御部に記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データ一に基づレ、て、

前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差 V0によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データ一に基づいて、

前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差 V0によって、尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。

このように構成することによって、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差 V0によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする。

また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、

所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正することを特徴とする。

このように構成することによって、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差 V0の影響をなくして、液種電圧出力 Voutを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。 ' また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒ一ターであることを特徴とする。

このように構成することによって、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。

しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、尿素濃度識別センサーヒーターのヒータ一と識別用液温センサーとが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。

また、本発明は、前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。

このように構成することによって、液温センサーが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。

また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、

触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ボンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、

前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、前述のいずれ力の尿素溶液の尿素濃度識別装置を配設したことを特徴とする。

また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、

尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、前述のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。

このように構成することによって、尿素溶液が固化せずに、触媒装置 1 1 6 の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素 3 2 . 5重量％、 H₂0が 6 7 . 5重量％であるか否かを正確に迅速に判断できる。

従つて、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中の N O xを還元して極めて低減することができる。図面の簡単な説明図 1は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略上面図である。図 2は、図 1の A— A線での断面図である。

図 3は、図 1の図 1の右側面図である。

図 4は、図 1の左側面図である。

図 5は、図 2の尿素濃度識別センサー装着状態を示す部分拡大断面図である。図 6は、尿素濃度識別センサーの断面図である。

図 7は、尿素濃度識別センサーの薄膜チップ部の積層状態を示す部分拡大分解斜視図である。

図 8は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略回路構成図でめる。

図 9は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を 03 011568

9

示す時間一電圧の関係を示すグラフである。

図 1 0は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を示す検量線を示すグラフである。

図 1 1は、図 1 0は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法の出力補正方法を示すグラフである。

図 1 2は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0を、自動車システムに適用した実施例を示す、図 1 3と同様な概略図である。

図 1 3は、従来の自動車システムの概略図である。発明を実施するための最良の形態以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図 1および図 2に示したように、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0 は、尿素濃度識別装置本体 1 2と、尿素濃度識別装置本体 1 2の内部に形成された第 1の流路 1 4と、第 2の流路 1 6とを備えている。

図 1の矢印で示したように、尿素溶液流入口 1 8から第 1の流路 1 4に流入した被識別尿素溶液は、中間室 5 6を通過するようになっている。そして、被識別尿素溶液は、中間室 5 6を通過した後、第 2の流路 1 6に入り、尿素濃度識別室 2 0に一時滞留するように構成されている。

この尿素濃度識別室 2 0には、その上部の略トラック形状の尿素濃度識別センサー用開口部 2 2が形成されている。

この尿素濃度識別センサー用開口部 2 2には、図 2に示したように、尿素濃度識別センサー 2 4が装着されている。

図 5に示したように、尿素濃度識別センサー 2 4は、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5と、この尿素濃度識別センサーヒーター 2 5から一定間隔離間して配置された液温センサー 2 8とを備えている。そして、これらの尿素濃度識別センサーヒーター 2 5と、液温センサー 2 8とが、モールド樹脂 3 0によつて一体的に形成されている。

また、図 6に示したように、この尿素濃度識別センサーヒーター 2 5には、リード電極 3 2と、薄膜チップ部 3 4とを備えている。また、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5には、モールド樹脂 3 0から尿素濃度識別センサー用開口 . 部 2 2を介して、尿素濃度識別室 2 0内に突設して、被識別尿素溶液と直接接触する金属製のフィン 3 6を備えている。そして、これらのリード電極 3 2と、薄膜チップ部 3 4と、フィン 3 6とは、ボンディングワイヤー 3 8にて相互に電気的に接続されている。 - 一方、液温センサー 2 8も、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5と同様な構成となっており、ぞれぞれ、リード電極 3 2と、薄膜チップ部 3 4と、フィン

3 6、ボンディングワイヤー 3 8を備えている。

図 7に示したように、薄膜チップ部 3 4は、例えば、 A1₂0₃からなる基板 4 0 と、 PTからなる温度センサー（感温体） 4 2と、 3 i〇₂からなる層間絶縁膜 4

4と、 T a S i 0₂からなるヒーター（発熱体） 4 6と、 N iからなる発熱体電極 4 8と、 S i 0₂からなる保護膜 5 0と、 T i /A uからなる電極パッド 5 2 とを順に積層した薄膜状のチップから構成されている。

なお、液温センサー 2 8の薄膜チップ部 3 4も同様な構造であるが、ヒータ一（発熱体） 4 6を作用させずに、温度センサー（感温体） 4 2のみを作用させるように構成している。

そして、この尿素濃度識別センサー 2 4で、被識別尿素溶液の液種が識別された後、被識別尿素溶液は、尿素濃度識別室 2 0から、尿素溶液排出口 5 4を介して外部に排出されるようになっている。

また、図 1および図 2では、尿素濃度識別センサー 2 4に接続される回路基板部材、これを被う蓋部材を省略している。

本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0では、図 8に示したような回路構成となっている。

図 8において、尿素濃度識別センサー 2 4の尿素濃度識別センサーヒーター 2 5の識別用液温センサー 2 6と、液温センサー 2 8と力二つの抵抗 6 4、 6 6を介して接続されて、ブリッジ回路 6 8を構成している。そして、このブリッジ回路 6 8の出力が、増幅器 7 0の入力に接続されて、この増幅器 7 0の出力が、識別制御部を構成するコンピュータ 7 2の入力に接続されている。

また、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5のヒーター 7 4が、コンピュータ 7 2の制御によって印加電圧が制御されるようになっている。

このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0では、以下のようにして、尿素溶液の尿素濃度識別が行われる。

先ず、尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0の第 1の流路 1 4の尿素溶液流入口 1 8から被識別尿素溶液を流入させて、第 2の流路 1 6の尿素濃度識別室 2 0内に一時滞留させた状態とする。

そして、図 8および図 9に示したように、コンピュータ 7 2の制御によって、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5のヒーター 7 4に、パルス電圧 Pを所定時間、この実施例の場合には、 4秒間印加し、センシング部、すなわち、図 8に示したように、センサープリッジ回路 6 8のアナログ出力の温度変化を測定する。すなわち、図 9に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5のヒーター 7 4にパルス電圧 Pを印加する前のセンサーブリッジ回路 6 8の電圧差を、 1秒間に所定回数、この実施例の場合には、 2 5 6回サンプリングし、その平均値を平均初期電圧 VIとする。この平均初期電圧 VIの値は、識別用液温センサ一 2 6の初期温度に対応する。

そして、図 9に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター 2 5のヒータ一 7 4に、所定のパルス電圧 P、この実施例では、 1 0 Vの電圧を 4秒間印加する。次に、所定時間後、この実施例では、 3秒後からの 1秒間に所定回数、この実施例では、 2 5 6回ピーク電圧をサンプリングした値を平均ピーク電圧 V2とする。この平均ピーク電圧 V2は、識別用液温センサー 2 6のピーク温度に対応する。

そして、電平均初期電圧 VIと平均ピーク電圧 V2との間の電圧差、すなわち、 V0=V2-V1

力ゝら霉圧出力差 V0を得る。

そして、このような方法で、図 1 0に示したように、予め所定の参照尿素溶液について、この実施例では、尿素 0重量％と、尿素 4 0重量。 /₀、尿素 2 0重量％について、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーを得ておき、これを、識別制御部を構成するコンピュータ 7 2に記憶させておく。そして、この検量線データーに基づいて、コンピュータ 7 2において比例計算を行い、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差 V0によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されている。

具体的には、図 1 1に示したように、被識別尿素溶液の測定温度 Tにおける電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、所定の閾値参照尿素溶液（この実施例では、尿素 2 0重量％と尿素 4 0重量％) についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するようになっている。

すなわち、図 1 1 (A) に示したように、検量線データーに基づいて、温度 Tにおいて、尿素 2 0重量％の電圧出力差 V0- 20、尿素 4 0重量％の電圧出力差 V0 - 40、被識別尿素溶液の電圧出力差 V0 - Sが得られる。

そして、図 1 1 ( B ) に示したように、この際の閾値参照尿素溶液の液種出力を、所定の電圧となるように、すなわち、この実施例では、尿素 4 0重量％の液種出力を 3. 5V、尿素 2 0重量％の液種出力を 0. 5Vとして、被識別尿素溶液の液種電圧出力 Voutを得ることによって、尿素の性状と相関を持たせることができるようになっている。

この被識別尿素溶液の液種電圧出力 Voutを、予め検量線データ一に基づレ、て、コンピュータ 7 2に記憶されたデータと比較することによって、尿素溶液の尿素濃度識別を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。

なお、以上の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、自然対流を利用して、尿素の動粘度とセンサー出力が相関関係を有している原理を利用しているものである。図 1 2は、このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0を、自動車システムに適用した実施例を示す、図 1 3と同様な概略図である。

なお、図 1 3と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。

この自動車システム 1 0 0では、尿素溶液タンク 1 3 2内または尿素ポンプ 1 3 4の上流側に、尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0を配設している。

この尿素溶液の尿素濃度識別装置 1 0によって、尿素溶液タンク 1 3 2内または尿素ポンプ 1 3 4の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）の尿素溶液の尿素濃度識別を行って，触媒装置 1 1 6の上流側に嘖霧される尿素の濃度を、尿素溶液が固化せずに、触媒装置 1 1 6の上流側で還元反応が効率良く発生するために、例えば、尿素 3 2 . 5重量％、 11₂0が6 7 . 5重量％と一定の状態とするようになつている。

従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中の N O xを還元して極めて低減することができる。

以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ノレス電圧 P、サンプリング回数などは適宜変更することができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

(発明の効果）

本発明によれば、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

また、本発明によれば、 1パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差 V0を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。

また、本発明によれば、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差 V0によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。また、本発明によれば、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0 についての液種電圧出力 Voutを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差 V0の影響をなくして、液種電圧出力 Voutを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素 2003/011568

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濃度を識別することが可能である。

また、本発明によれば、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。

しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。

また、本発明によれば、尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと、識別用液温センサーと、液温センサーと力 S、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。

また、本発明によれば、尿素溶液が固化せずに、触媒装置 1 1 6の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素 3 2 . 5重量％、 H₂ 0が 6 7 . 5重量％であるか否かを正確に迅速に判断できる。

従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中の N O xを還元して極めて低減することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。

Claims

請求の範囲

1 . 尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別装置であって、尿素濃度識別装置本体内に導入された被識別尿素溶液を一時滞留させる尿素濃度識別室と、

前記尿素濃度識別室内に配設された尿素濃度識別センサーヒーターと、刖 •己尿素濃度識別センサーヒーターから一定間隔離間して、前記尿素濃度識別室内に配設された液温センサーとを備え、

前記尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記尿素濃度識別室内に一時滞留した被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差 V0によって、尿素濃度を識別するように構成した識別制御部を備えることを特徴とする尿素溶液の尿素濃度識別装置。

2 . 前記電圧出力差 V0力前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧 VIと、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧 V2との間の電圧差、すなわち、

V0=V2-V1

であることを特徴とする請求項 1に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

3 . 前記識別制御部が、予め識別制御部に記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、

前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差 V0によつて、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項 1から 2 のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

4 . 前記識別制御部が、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、

所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする請求項 1から 3のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

5 . 前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒーターであることを特徴とする請求項 1カゝら 3のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃

6 . 前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサ一とが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項 1から 5のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

7 . 前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項 1から 6のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。

8 . 尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別方法であって、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差 V0によって、尿素濃度を識別することを特徴とする尿素溶液の尿素濃度識別方法。

9 . 前記電圧出力差 V0力 S、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧 VIと、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧 V2との間の電圧差、すなわち、

V0=V2-V1

であることを特^:とする請求項 8に記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 0 . 予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、

前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差 voによって、尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする請求項 8から 9のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 1 . 前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差 V0についての液種電圧出力 Voutを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正することを特徴とする請求項 8から 1 0のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 2 . 前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒータ一であることを特徴とする請求項 8から 1 1のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 3 . 前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサ一とが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項 8から 1 2のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 4 . 前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項 8から 1 3のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。

1 5 . 自動車の排気ガスの低減装置であって、

前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、請求項 1から 7のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別装置を配設したことを特徴とする自動車の排気ガスの低減装置。

1 6 . 自動車の排気ガスの低減方法であって、

尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、請求項 8から 1 4のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする自動車の排気ガスの低減方法。